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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Transistores de unijunção. Data de referência
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Materiais de referência O artigo descreve o dispositivo, o princípio de funcionamento e o uso de transistores unijunção. Um transistor unijunção, ou, como também é chamado, um diodo de base dupla, é um dispositivo semicondutor de três eletrodos com uma junção pn. Sua estrutura é convencionalmente mostrada na Fig. 1, a, designação gráfica convencional nos diagramas - na Fig. 1, b.
A base de um transistor unijunção é um cristal semicondutor (por exemplo, com condutividade do tipo n), chamado de base. Nas extremidades do cristal existem contatos ôhmicos B1 e BZ, entre os quais existe uma região que possui um contato retificador com um semicondutor do tipo p atuando como emissor. É conveniente considerar o princípio de operação de um transistor de passagem única usando o circuito equivalente mais simples (Fig. 1, c), onde RB1 e RB2 - resistência entre os terminais correspondentes da base e do emissor, e D1 é a junção p-p do emissor. A corrente que flui através das resistências RB1 e RB2, cria uma queda de tensão no primeiro deles, polarizando o diodo D1 na direção oposta. Se a tensão no emissor Ue for menor que a queda de tensão na resistência RB1, o diodo D1 está fechado e apenas a corrente de fuga flui através dele. Quando é a tensão UЭ torna-se maior do que a tensão através da resistência RB1, o diodo começa a passar a corrente no sentido direto. Neste caso, a resistência RB1 diminui, o que leva a um aumento na corrente no circuito D1 RB1, e isso, por sua vez, causa uma diminuição adicional na resistência RB1. Este processo prossegue como uma avalanche. resistência RB1 diminui mais rapidamente do que a corrente através da junção pn aumenta, como resultado, uma região de resistência negativa aparece na característica corrente-tensão do transistor unijunction (Fig. 2) (curva 1). Com um aumento adicional na corrente, a dependência da resistência RB1 diminui da corrente através da junção pn, e para valores maiores que um determinado valor (Ioff), não depende da corrente (região de saturação).
À medida que a tensão de polarização Ucm diminui, a característica corrente-tensão se desloca para a esquerda (curva 2) e, na sua ausência, se transforma na característica de uma junção pn aberta (curva 3).
Os principais parâmetros dos transistores unijunção que os caracterizam como elementos de circuito são:
O equivalente a um transistor unijunção pode ser construído a partir de dois transistores comuns com diferentes tipos de condução, como mostra a Fig. 3.
Aqui, a corrente que flui através do divisor, composto pelos resistores R1 e R2, cria uma queda de tensão no segundo deles, fechando a junção emissora do transistor T1. À medida que a tensão no emissor aumenta, o transistor T1 começa a passar corrente para a base do transistor T2, e como resultado ele também abre. Isso leva a uma diminuição da tensão na base do transistor T1, o que, por sua vez, faz com que ele abra ainda mais, etc. Em outras palavras, o processo de abertura dos transistores em tal dispositivo também ocorre como uma avalanche e a corrente -A característica de tensão do dispositivo tem uma forma semelhante à de um transistor unijunção. Dispositivos em transistores unijunção Os transistores unijunção (diodos de base dupla) são amplamente utilizados em vários dispositivos de automação, equipamentos de pulso e medição - geradores, dispositivos de limite, divisores de frequência, relés de tempo, etc. Um dos principais tipos de dispositivos baseados em transistores unijunção é um oscilador de relaxamento, cujo circuito é mostrado na fig. 1.
Quando a energia é ligada, o capacitor C1 é carregado através do resistor R1. Assim que a tensão através do capacitor se torna igual à tensão de ativação do transistor unijunção T1, sua junção emissora se abre e o capacitor descarrega rapidamente. À medida que o capacitor descarrega, a corrente do emissor diminui e quando atinge um valor igual à corrente de desligamento, o transistor fecha, após o que o processo se repete novamente. Como resultado, pulsos bipolares curtos aparecem nas bases B1 e B2, que são os sinais de saída do gerador. A frequência de oscilação f do gerador pode ser calculada usando a fórmula aproximada:
onde R é a resistência do resistor R1, Ohm; C-capacitância do capacitor C1, F; η é o coeficiente de transferência de um transistor unijunção. Para uma dada frequência de oscilação, a capacitância do capacitor deve ser escolhida a maior possível para obter um sinal com a amplitude desejada na carga (R2 ou R3). Uma vantagem importante de um gerador de transistor unijunção é que sua frequência de oscilação depende ligeiramente da magnitude da tensão de alimentação. Na prática, uma mudança na tensão de 10 para 20 V leva a uma mudança na frequência de apenas 0,5%. Se, em vez do resistor R1, um fotodiodo, fotoresistor, termistor ou outro elemento for incluído no circuito de carga que altera sua resistência sob a influência de fatores externos (luz, temperatura, pressão etc.), o gerador se transforma em um conversor analógico do parâmetro físico correspondente em uma taxa de repetição de pulso. Tendo mudado ligeiramente o diagrama, como mostra a Fig. 2, o mesmo gerador pode ser transformado em um dispositivo de comparação de tensão. Neste caso, os circuitos base do transistor são conectados a uma fonte de tensão de referência, e o circuito de carga é conectado à fonte em estudo. Quando a tensão deste último ultrapassar a tensão de ligação, o dispositivo começará a gerar pulsos de polaridade positiva. No dispositivo cujo diagrama é mostrado na Fig. 3, o capacitor é carregado através do resistor R4 e da resistência da seção emissor-coletor do transistor bipolar T1. Caso contrário, o funcionamento deste gerador não difere daquele descrito anteriormente. A corrente de carga e, conseqüentemente, a frequência da tensão dente de serra, que neste caso é retirada do emissor do transistor unijunção T2, é regulada alterando a tensão de polarização na base do transistor T1 usando o resistor de corte R2. O desvio de linearidade da forma de vibração gerada por tal dispositivo não excede 1%
O momento de ligar o transistor unijunction pode ser controlado pela aplicação de um pulso de polaridade positiva ao circuito emissor ou de polaridade negativa ao circuito base B2. A operação do multivibrador de espera é baseada neste princípio, cujo circuito é mostrado na Fig. 4. Para obter o modo de operação desejado, a tensão máxima no capacitor C1, que depende da relação das resistências dos resistores do divisor R1R2, é ajustada abaixo da tensão de ativação do transistor. A diferença entre essas tensões é escolhida levando em consideração possíveis interferências no circuito de disparo, que podem levar a falsos alarmes do dispositivo. Quando um pulso de polaridade negativa é aplicado ao circuito de base B2, a tensão interbase UB1B2 diminui (modula), como resultado, o transistor T1 abre e um pulso de polaridade positiva aparece na base de B1.
Transistores de unijunção também são usados em geradores de tensão em forma de degrau. Um sinal simétrico (senoidal, retangular, etc.) é alimentado na entrada de tal dispositivo (veja a Fig. 5). Com uma meia onda positiva do sinal, o capacitor C1 é carregado através do resistor R2 e a resistência da seção emissor-coletor do transistor T1 a uma certa tensão, muito menor que a tensão de ativação do transistor unijunção T2 . Durante a ação da próxima meia onda positiva, a tensão no capacitor aumenta em etapas na mesma quantidade e assim por diante até se tornar igual à tensão de ativação do transistor T2. Uma tensão em forma de degrau é removida de seu emissor. A operação dos divisores de frequência é baseada no uso deste princípio. Um estágio em um transistor unijunction é capaz de fornecer um fator de divisão de até 5. Ao combinar vários desses dispositivos em um único todo, você pode obter um divisor com um fator de divisão muito maior. Para um exemplo na fig. 6 mostra um diagrama de um divisor de frequência por 100. O primeiro estágio do dispositivo divide a frequência dos pulsos de polaridade positiva que chegam à sua entrada por 4, os outros dois por 5.
Como pode ser visto no diagrama, os estágios do divisor de frequência diferem entre si apenas na resistência dos resistores nos circuitos de carga dos capacitores C1-C3. A constante de tempo de carga do capacitor C1 é determinada pelos resistores Rl, R2. R4 e R6; C2 - resistores R3. R4 e R6; C3-R5 e R6. Quando a energia é ligada, os capacitores C1-C3 começam a carregar. Pulsos de tensão de polaridade positiva que chegam à entrada do dispositivo são adicionados à tensão no capacitor C1 e assim que sua soma atinge um valor igual à tensão de ativação, o transistor unijunção abre e o capacitor é descarregado através de sua junção emissora . Como resultado, a queda de tensão nos resistores R4 e R6 aumenta abruptamente, e isso leva a uma diminuição nas tensões interbases dos transistores T2 e T2. No entanto, o transistor T2 abrirá somente quando a tensão no capacitor CXNUMX se tornar suficiente para ligá-lo com uma tensão base a base reduzida. A terceira etapa do divisor funciona de forma semelhante.
O esquema do relé de tempo, caracterizado por uma eficiência muito alta, é mostrado na fig. 7. No estado inicial, o tiristor DZ é fechado, de modo que o dispositivo praticamente não consome energia (as correntes de fuga são pequenas e podem ser desprezadas). Quando um pulso de disparo de polaridade positiva é aplicado ao eletrodo de controle, o tiristor abre. Como resultado, o relé P1 é ativado e com seus contatos (condicionalmente não mostrados no diagrama) liga o atuador. Ao mesmo tempo, os capacitores C1 e C2 começam a carregar através dos resistores R1 e R2. Como a resistência do primeiro desses resistores é muitas vezes maior que o segundo, o capacitor C2 será carregado primeiro e, quando a tensão no capacitor C1 atingir a tensão de ativação, o transistor unijunction abrirá e o capacitor C1 descarregará através de seu junção do emissor. O pulso de polaridade positiva que surgiu ao mesmo tempo no resistor R2 se somará à tensão no capacitor C2, como resultado do qual o tiristor DZ fechará e desenergizará o relé R1 até que o próximo pulso de disparo chegue .
O dispositivo, cujo circuito é mostrado na Fig. 8, é projetado para conversão analógica de tensão em frequência. Aqui, o transistor T2 é usado em um oscilador de relaxamento, T1, juntamente com os resistores R1 e R2, está incluído no circuito de carga do capacitor C1. Quando a tensão na base do transistor T1 muda, a resistência de sua seção emissor-coletor muda e, portanto, dependendo da tensão de entrada, o transistor unijunção T2 abre com uma frequência maior ou menor. Pela frequência dos pulsos retirados do resistor de carga R3 no circuito base B1, pode-se julgar a tensão na entrada do dispositivo. Publicação: cxem.net
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